【正文】 同時(shí)具有極強(qiáng)的化學(xué)性能。 （ 3） 無記憶效應(yīng)： 鎳電池具有記憶效應(yīng)必須定期的進(jìn)行充放電，從而操作繁瑣而鋰離子電 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 4 池就沒有記憶效應(yīng)，可以隨時(shí)充電，不會(huì)因?yàn)槭Ｓ嚯娏繄?bào)廢。 （ 4） 自放低： 鋰電池的自放率每個(gè)月 25%,而鎳電池的自放率高達(dá) 15%35%。 同時(shí)鋰離子具有以下特性：一、飽和充電電壓允許電壓差為177。 1%，所以充電時(shí)電壓的控制 需要比較精確。過充可能使得鋰離子電池永遠(yuǎn)失效。二、充電溫度在 0176。 — 60176。因?yàn)槌潆姇r(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會(huì)放熱，所以過高的溫度也會(huì)引起電池的壽命減短，甚至?xí)鸨āＨ?、鋰離子的終止放電電壓為 ，這就是設(shè)置 ，因?yàn)?；四、電池充電的終止電壓為 ,這和電池的陽(yáng)極材料有關(guān)。所以很好的控制充電電壓可以很好的解決當(dāng)前手機(jī)電池壽命短和爆炸等事件。 智能充電器的發(fā)展 正是由于充電電池 技術(shù) 的不斷發(fā)展對(duì)充電器的要求越來越高，比如手機(jī)充電器的發(fā)展，由以前單一的充電 模式發(fā)展到萬能充再到現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的各種充電器，這些充電大部分存在質(zhì)量低劣、充電電壓、充電不飽等不合格問題，還有些存在充電的安全性、額定容量和低溫性能隱患問題。所以鋰離子電池的發(fā)展就迫在眉睫，現(xiàn)在鋰離子電池普遍使用在各個(gè)領(lǐng)域，所以現(xiàn)代充電器都具有如下的特點(diǎn)：一、限流作用；二、短路保護(hù)作用；三、快速充電作用。正是鋰離子電池的充電特性比較特殊才會(huì)對(duì)充電器的要求比較高，以防發(fā)生爆炸等有的還和上位機(jī)相連，這樣由處理器處理的數(shù)據(jù)可以顯示出來使得人們直觀看見充電狀態(tài)。目前的充電器都是有線充電器，由于 USB 接口用久會(huì)存在 接觸不良、適用面不廣等缺點(diǎn)，將來的充電器會(huì)朝著無線充電器的方向發(fā)展，這種充電器由電磁感應(yīng)傳送能量，由于這種充電器存在著如下的優(yōu)點(diǎn)：一、便捷性。它可以避免插拔接觸不良等現(xiàn)象；二、一對(duì)多特性。由于感應(yīng)產(chǎn)生的電，所以使用性強(qiáng)；三、智能性。當(dāng)電池充電充滿就可以自動(dòng)斷電。 為了搶占市場(chǎng)現(xiàn)在各大手機(jī)公司也在火熱的研發(fā)當(dāng)中 。在 2021年蘋果公司發(fā)布 iphone7時(shí)就是采取該充電模式宣傳，所以 可見 智能充電器在未來是很占據(jù)市場(chǎng)的商品。 本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究就是如何安全快速對(duì)手機(jī)的鋰離子電池進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)充電電池的 智能化、數(shù)字化管理，使得電池充電更加的安全同時(shí)延長(zhǎng)電池的壽命。本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的智能充電器中 包括三個(gè)模塊，這幾部分模塊分別是 電壓轉(zhuǎn)換電路、智能充電芯片 MAX1898模塊 和 51單片機(jī) 控制模塊 ，同時(shí)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和作用。在軟件上使用 protel99se、 keil uVision、 visio 等進(jìn)行畫圖和仿真， 使用 C語(yǔ)言 編寫程序?；谟布蛙浖木C合使用 實(shí)現(xiàn) 充電器的 智能化。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 5 2 系統(tǒng)分析 鋰離子充電方式 由于鋰離子電池對(duì)充電電壓的要求精度 非常 高、電池等效阻抗高和溫度要求高等特點(diǎn)，所以要求充電器對(duì)充電電壓要很好 的 進(jìn) 行 控制 ，這樣才不會(huì)損壞鋰電池 。本此的設(shè)計(jì)是基于智能管理芯片MAX1898 和單片機(jī)組成的智能充電器，在該充電器中充電分為三個(gè)階段，這樣就可以有效的實(shí)現(xiàn)控制充電過程，提高 電池的壽命和安全性。 （ 1） 預(yù)充電階段 ：預(yù)充電階段又稱為涓流充電，在該階段時(shí)，首先充電器會(huì)檢查是否有電池的接入，確定有電池的接入后檢查電池的電量，如果電流剩余量小于某一 值域 （ ）時(shí) 此時(shí)如果以 大的電流 對(duì)手機(jī)進(jìn)行 充電會(huì)永久的損壞電池，所以在充電的前期會(huì)進(jìn)行小電流的充電，一般以恒流充電的 10%進(jìn)行預(yù)充 ，確保電池的充電安全。 （ 2） 恒流充電階段：當(dāng)電池電壓達(dá) 到某一值域（ ）且小于飽和電壓，此時(shí)電池充電進(jìn)入恒流充電狀態(tài)，進(jìn)入該階段時(shí)充電將以最大電流充電，充電電池的電壓上升。該階段也稱為快速充電 階段 。 （ 3） 恒壓充電階段： 當(dāng)電池的電量達(dá)到設(shè)定上限值時(shí)，為了更好的充電，充電器將會(huì)調(diào)節(jié)充電狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)入恒壓充電，相應(yīng)的電流慢慢的減小，當(dāng)充電電流降低到電池的終止門限，電池的充電完成。 智能充電器的設(shè)計(jì)思路 根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求可知智能充電器需要如下幾個(gè)模塊：一、電壓采集模塊；二、控制模塊；三、電源變換電路 .在設(shè)計(jì)該充電器時(shí)進(jìn)行了很多的資料分析，在分析很多的文獻(xiàn)之后指定 了兩份該充電器的設(shè)計(jì)方案：一、采用純電路搭建方式，采樣部分采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器比如 AD547，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換的信號(hào)被單片機(jī)讀取，單片機(jī)讀取信號(hào)以后控制 PWM 波的占空比從而改變充電電流，通過這種方式實(shí)現(xiàn)智能充電過程。方案二、采用智能充電芯片 MAX1898,該芯片包括輸入電流調(diào)節(jié)器、電壓檢測(cè)器等等功能，這個(gè)芯片的使用省略了外圍繁瑣的電路，再加上單片機(jī)的使用可以很好實(shí)現(xiàn)電池的智能充電。本設(shè)計(jì)中采用的是第二種方案，該種方案的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單有效的控制電路。 智能芯片的選擇 由于智能手機(jī)的不斷的發(fā)展，同時(shí)也推動(dòng)了智能充電芯片 的發(fā)展，智能芯片的集成度高而且體積小，越來越滿足市場(chǎng)的需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)智能芯片的種類越來越多，所以在選擇芯片上也有標(biāo)準(zhǔn)：電池?cái)?shù)目、電池的類型、電池的電流等因數(shù)必須考慮在內(nèi)。市場(chǎng)上一般選用的是 SMC40 MAX175MAX1898芯片，三種芯片的不同過在于 SMC401自帶了處理器，這種芯片是高級(jí)芯片，在本次的實(shí)驗(yàn)中是結(jié)合單片機(jī)的使用設(shè)計(jì)一款智能充電器，所以不選擇這款智能芯片，而 MAX1757 和 MAX1898 的 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 6 相似之處很多，都自帶檢測(cè)電壓、電流調(diào)節(jié)器并且用于鋰離子電池的充電，但最大的不同在于 MAX1898的外圍電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，更加的容易實(shí)現(xiàn)充電控制，并且該芯片具有如下的特性： （ 1） 電池的充電電壓精度177。 ％，這樣滿足了充電需求延長(zhǎng)電池的壽命； （ 2） 電源輸入的電壓范圍為 ； （ 3） 充電時(shí)間可以自由設(shè)置，極大的保障電池的安全； （ 4） 內(nèi)含有檢流電阻，使得外部電路更加的簡(jiǎn)化； （ 5） LED 指示燈，可以直觀的看出充電的狀態(tài)； （ 6） 具有可編程電流。 智能充電器的充電原理 該智能充電器的是由智能芯片控制充電過程， 單片機(jī)控制著蜂鳴器的警報(bào)來提示是否充滿。該充電器的輸入端可以直接使用手機(jī)充電器的插頭或者電腦的 USB輸出（只要是 5V電 源就行），因?yàn)樵撝悄苄酒脑试S電壓范圍在 。接通電源時(shí)電源指示燈亮。該充電器可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)數(shù)據(jù)線直接充電和鋰電池電池直接充電，當(dāng)手機(jī)或電池沒有接通時(shí)，充電指示燈不亮。將手機(jī)或者電池接通時(shí)， MAX1898首先檢查電池是否反接，如果電池反接，反接指示燈亮，這樣可以防止反接出現(xiàn)電池?fù)p壞。當(dāng)接入電池以后，該芯片檢查電池電量，如果檢查的電池電壓小于 ，充電器將以快充的 10%電流將手機(jī)充電，當(dāng)充電電池?fù)p壞時(shí)，智能充電器將在設(shè)定的充電時(shí)間內(nèi)檢查是否電壓還是小于 ，如果在這段時(shí)間內(nèi)還是小于 時(shí)，充電指示燈將以頻率為 閃爍，并且蜂鳴器也將反復(fù)報(bào)警，這樣可以判斷出電池的好壞，節(jié)省能量損耗。當(dāng)手機(jī)正常充電時(shí)，電池電壓高于 時(shí)，電池 將進(jìn)入快充階段（恒流階段），此時(shí)的電流最大， 當(dāng)手機(jī)充電充滿時(shí)，電池充電進(jìn)入恒壓充電階段，電流將減小。此時(shí)的 MAX1898 芯片的 /CHG引腳的電平由低電平跳變成高電平，經(jīng)過電壓比較器輸出低電平，充滿指示燈亮 （紅燈） 。同時(shí) 單片機(jī)查詢到該引腳由高電平跳變成低電平，單片機(jī) 控制 ，此時(shí)經(jīng)過蜂鳴器的三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警，在手機(jī)正常充電時(shí)啟動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 溫度傳感器的工作，當(dāng)手機(jī)充電時(shí)發(fā)熱較快超過溫度設(shè)定值時(shí)（ 28度）蜂鳴器報(bào)警，充滿電時(shí)單片機(jī)同時(shí)控制著時(shí)鐘停止工作，時(shí)間鎖定在液晶屏上顯示。 以上就是該智能充電器的智能控制全過程。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 7 3 硬件電路設(shè)計(jì) 由以上的分析可知智能充電器由單片機(jī)控制模塊、智能充電控制模塊和蜂蜜器模塊組成。智能充電器的系統(tǒng)運(yùn)行圖如下： 圖 31 系統(tǒng)框圖 單片機(jī)的選擇 本實(shí)驗(yàn)采用的單片機(jī)是 STC89C51 系列 ，它來源于 STC公司。該單片機(jī)與 AT 系列功能差不多，但是又具有更突出的優(yōu)點(diǎn)： 增加在線可編程功能、靈活的在線編程方式在下載程序時(shí)候不需要專門的編程器燒錄可直接通過 232 通信口 和串口 。這種單片機(jī)是內(nèi)含 4KB 程序存儲(chǔ)器（ ROM）和 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）。具有 一個(gè) 8 位中央處理器（ CPU）該單片機(jī)含有如下標(biāo)準(zhǔn)： （ 1） 4 個(gè) 8 位可編程并行 I/O 口（ P0、 P1/P2/P3）。 （ 2） 3 個(gè)可編程 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 （ 3） 中斷系統(tǒng)具有 8 個(gè)中斷源、 8 個(gè)中斷向量。 （ 4） 一個(gè)全雙工 的異步 串行通信口 。 （ 5） 片內(nèi)含有振蕩器和時(shí)鐘電路。 電源及控制引腳 （ 1） Vcc：接 5v電源。 （ 2） Vss:接數(shù)字地。 （ 3） EA/Vpp:第一功能為外部程序寄存器訪問允許控制端。 第二功能當(dāng) PC 值不超過 0FFFH 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 8 時(shí)單片機(jī)只讀片內(nèi)程序，當(dāng) PC值超過 0FFFH時(shí)自動(dòng)讀片外程序。 （ 4） RST引腳：該引腳為復(fù)位引腳，當(dāng)給予該引腳高電平， 單片機(jī)復(fù)位。 （ 5） XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 （ 6） XTAL2：振蕩器反相放大器的輸入端。 圖 32 AT89S51 單片機(jī)的引腳圖 并行 I/O 口引腳 P0口： P0口具有一組 8位漏極開路型雙向 I／ O口。 P0口作為通用的輸出口使用時(shí)需要加上拉電阻，這時(shí)為準(zhǔn)雙向口。當(dāng)作為普通 I/O 輸入口時(shí)應(yīng)該先向端口輸出鎖存器寫入“ 1”。在訪問外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)， P0口作為地址總線（低 8位）及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用。 P1口： P1口（ 8位）是專門為用戶使用的準(zhǔn)雙向 I/O口。當(dāng)作為普通的 I/O口輸入 時(shí)，應(yīng)該先向端口鎖存器寫入“ 1”。 P1口可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL負(fù)載。 P2 口： P2 口（ 8位）是準(zhǔn)雙向 8位 I／ O口具有上拉電阻， P2 口作為高 8 位地址總線使用，輸出高 8位地址。作為普通的輸入口應(yīng)該對(duì)端口寫“ 1”， P2口可以驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS 型 TTL負(fù)載。 P3口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì) P3口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流（ IIL） P3口除了第一功能外還有第 二功能，下表是 P3口的功能作用表： P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R E S E T9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W D16P 3. 7/ R D17X218X119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P30E A /V P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V c c40S T C 89C 51 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）題目 9 表 31 P3 引腳的第二 功能 端口引腳 功能作用 說明 RDX 串行輸入口 TXD 串行輸出口 INTO 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 0 輸入 T1 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 1 輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀 單片機(jī)內(nèi)含有五個(gè)中斷向量、 5 個(gè)中斷源。中斷的系統(tǒng)的作用是實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障處理和速率匹配。單片機(jī)在工作時(shí)芯片不停地運(yùn)轉(zhuǎn)工作，假設(shè)單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故 障或者監(jiān)控某以功能時(shí)這樣是無法停下，中斷就很好的解決了這一問題。當(dāng)單片機(jī)接收到外部中斷程序時(shí)單片機(jī)停止當(dāng)前的狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，處理該中斷程序，在處理完服務(wù)程序以后單片機(jī)繼續(xù)跳轉(zhuǎn)到原來斷點(diǎn)處理原來主程序，這就是單片機(jī)